Введение к работе
Актуальность таботд. В условиях совершенствования и развития
гибких производственных скотом, основу которых составляют техно
логические ячейка (етакск-робог для сборки (?СБ) и для механооб
работки портального типа (РЩ), актуальне" задачей являэтея соз
дание быстродействующего комплектного электропривода (ЭП), поз
воляющего максимально использовать возмошости исполнительного
-механизма и адаптироваться к различным условиям работы. Преиму
щества электромеханического привода обусловлены достаточно.высо
ким уровнем развитая силовой полупроводниковой техники, техноло
гии изготовления электродвигателей а редукторов, простой и надеж
ной системой управления. Дальнейшее разштие SH постоянного тока
с коллекторными машинами, парк к.оторкх увеличивается за счет ма-
лознорцис :ннх и внеокдаоментнкх двигателей, происходит по пути
оптимизации схеїш упра?леішя и силовой частя. Традиционные схемы,
строящиеся по принципу ішротно-импульоного (1ПІ) управления, теоре
тически обоснованные в работах Глазоако Т.А., Коссоз'а О.А., . .
Кагана В.Г., Ілшглера Л.А., успешно применяются в SI станков и ро
ботов. СовершенстЕсание спотами управления связано с применением
релейного управления в контуре тока, модульного исполнения сило
вой частя ЭП, предполагахлцеге создание встроенного в систему ЧІТ1"
комплектного 3IL 3 работах й<убовича В.А., Уткина В.И., .'Нигера И.Б.,
Вукобратовлча М. излагаются общие принципы построения систем с .
разршзнш управлением. Однако, применительно к <П роботов не су
ществует инженерной методики расчета оптимальных параметров ро-'
леіяіого регулятора тока (РРТ) по критериям быстродействия а кини-
ма"ъных потерь з преобразователе и двигателе (j). Хромо того, из
вестные методы анализа скользящих резимов (GP) в таких системах
оценпЕают лишь потенциальную возможность существования устойчиво
го регеима без исследования Еозмусатапзіх факторов. . '
. Быстродействие тракгисторннх 31 в роботах существенно ограничивается упругими звеньями, а также возмущащкмп моментами, обусловленными динамикой соседних степеней подвижности (СП)» 2 р-с-патриваешх РЗБ .и ИІ чаще веэго (21 глокэт рассматриваться со-о.Бвтствеано как двух- 2 трехмассовая система. Создании систем с модальне- адаптивным управлением, псзеоляюппх улучшить динамику пополни тельпого звена, посвоенэ работа. Бордова-. D. А.,
Fyixciiuioro сі.Ю., П'ол"2оь': Ы.д., Ландау К.Д., Острзма К.И. Однако, отсутствует анализ одновременное работы таких ЭП в роботах, что затрудняет ннгонерный подход к выбору эталонных лишений нри воздействии возцуп'дпцях моментов. Для новых з перспективных 'боз-.ррчукторннх ЭП непосредственного действия отсутствует структура, 'учитываемая сильное- взаимодействие 01 РСБ при высоких значениях скорости и ускорения. Следовательно, одним из основних направлений соверсенствоваапя электромеханических узлов РСБ и. РП является разработка комплектного 31, сблэдагадего высоким быстродействием по каналам задания и Еоомущо.чия, візмогноокля г-дептаппи к внесннм возмущениям (моментам, вызванным взаимовлиянием и упругостью) при сохранении своих динамических показателей, а такг.е создание структуры адаптивного бзэредукторнто ЭП повыленкого быс тродей С.ТВИЛ.
Цельп заботы является разработке, исследование и внедрение С'П для РСБ п РП, а тшяо разработав инг.онераых мєтодое расчета, и анализа динамики, устойчивости ях электромеханических, спотам. 5 со-отввтетрил с поставленной цельо определены следующие основные задачи исследования:
I. Разработка структз'ры ЬП для РСБ и РП, выбор и обоснование типа шпульсного-нрєооразоьателя (Ш).
2. Разработка методики синтоза параметров РРТ по критериям быстродействия и суммарных потерь в КП и Д.
3'. Теоретические а эксперимевхвлыше исследования Ш при работе с упругим звеном с модальным (MP) и адаптивным регулятором (АР). Разработка инженерной методики расчета параметров регуляторов.
-
Анализ влияния возмукаизес моментов в двухстепенном манипуляторе (Д7.І), разработка структуры адаптивного безредукторного Э11 для РСБ.
-
Разработка' схемных решений транзисторных ЭП а блока модально-адаптивных регуляторов (MAP) для подавления упругих колебаний леполвятслышх звеньев.
'Методи исследований. При теоретических исследованиях и синтезе структур ЭП и ПАР использовался аппарат Евкторно-матрячного представления матэматического описания системы, метод Функций Л.У»1нпунова, методы теории абсолютной устойчивости для нелигей-^4од::систем. Для обоснования теоретических педйсений, анализа в ' йлнгеаа структур, а такхе подгвэрдденш полученнкх результатов -
применялись метода аналогового и цифрового математического моделирования, экспериментальные исследования разработанных структур ЭП с MAP.
Научная новизна работа заключается в слєдуьда.;:
-
Обоснован выбор для РСБ и HI гранте торного импульсного Ш (ЇііЗП) с PFT, разработана его структура. Доказана асимптотическая и практическая устойчивость данноЗ структуры по каналам задания и возмущения.
-
Разработана структура ЗП для бёзродукторного варианта
Лі с АР.я эталонной моделью (Е'.О, параметра которых определяется по разработанной зависчмости модуля динамической огибки я функции величины коэффициентов усиления АР. доказана эффективность применения "ПІБП с РРТ для исключения взаимовлияния СП сборочного ДМ.
3. Предложена методика автоматизированного расчета парамет
ров автоколебаний ТКЭП, параиетров РРТ и регулятора скорости (PC),
основанная па программе машинного поиска по критерии суммарных -
потерь в ИЛ и Д. ;.'
-
Разработана кетедчка оперативного расчета корректирующие звеньев регуляторо- ТИЗП с использованием программа "РРТ" на ЦБ", позволяющей исследовать специфические законы коммутации КЗ, оп-роделить уровень пульсаций тока якоря и облегчить наладку- ЭП пр заводе-изготовителе.
-
Разработана методика инженерного применения полонений общей теории модального и адаптивного управления дл.т определения структур и расчета параиетров соответствующих регуляторов ПГЭП" упругодисеппа тинных и много связных механизмов РСБ и ?П.
Практическая ценность работа. -
-
Разработана структура быстродействующего (по йаналам задания и возмущения) ТИЗП с РРТ, позволяющая обесточить оптимальный диапазон частот коьиутацпп Ш с широкой гаммой колле..торных Д по критерию суммарных потерь в ЭП.
-
Разработана методика автоматизированного, расчета параиетров 'ШЭП, позволяющая одновременно исследовать специфические законы коммутации ШІ и облегчить наладку Ж на заводе-изготовителе.
-
Предложена инкенэрная методика расчета параметров _М? и АР,' а так.т.е Э.\', позволяющая оперативно синтезировать систему управления РСБ з РП. .
4. Разработаны схемг-ше решения основних узлов ТКЭП в блочном и модульном исполнении, а такав блока МЛР для эффективного со-давления упругих колебаний в диапазоне частот 2-20 1. Новизна предложенных технических решений подтверждена авторскими свиде-.эльстеэуи. г Основные результати, выносимые на затиту.
-
Структура быстродействующего ТНЭП с РРТ.
-
Структура адапглвного безредуктораого 31 для РСБ.
-
Методика автоматизированного расчета параметров автоколебаний ТИЭП и параметров регуляторов.
-
Методика оперативного раочета корректирующих звеньев ТИЭП, а также исследование специфических законов коммутации с помощью программы "РРТ".
5. Методика иняонерногс расчета параметров MP и АР упругодис-
_сипативных и многосвязних механизмов РСБ и РП.
Внедрение результатов чеботы. Научные и технические рейония диссертации ооставили основу разработанных КШ в блочном исполнении 5ШЇ2.І-І, серийно выпускаемых ка Александрийском электромеханическом заводе (АЭЫЗ, г.Александрия, УССР), а также силовых тран1 юторных модулей (СМ), опытные образцы которых выпущены УкрНШІСШ и ЛНПС "Элахтроямаш" (г.Ленинград). В 1986 году ЗП ЗІШ-І приовоена Высшая категория качества. ПАР. успешно испытан на РСБ а Ш'И'ЮП, ТУР-2.5К, "^ранат-г.бЖ, МСГ-І, и подготовлен к серийно'чу внедрению на НЮ "Гранат" (г.Минск) и АЗ/13. Адаптивные алгоритмы, исключающие взаимовлияние СП в безредукторном РСБ, переданы ЛШО "Электропмата" для реализации в цифровом виде в сио-' теми ЗШУ ЗС-І50. Программа цифрового моделирования "РРТ" иополь-зуется в СКБАРМЗ для исследования специфических законов гомму-,йгцгп ИЛ и оперативного расчета корректирующих звеньев регуляторов ІЇІЗП..
^шобагшя работа. Основные-положения и результаты работы докладывались и обсуадались: ' .
'.."- на X Баэсоизпо2 иаучно-технпчоокоії конференции по проблемам автоматизированного электропривода, г. Воронен, IS87 г.;
-паї Меїкуг»аредной конференции Интертехко-69 "Промышленные роботы. и\мадаиіуляторк, технологические модули и автоматизировав-
ные комплексы", НРБ, г.Ботеяград, 1989 г.;
- а Республиканской научно-технической конференции "Пути
совершенствования малогабаритных металлорежущих станков и конт
рольного оборудования", г.Вильнвс, 1980 г.;
- на зональном семинаре "Состояние, опыт и направление работ
по комплексной автоматизации на основе гкоких автоматизированных
производств, робототехнических комплексов и промышленных роботов",
г.Пенза, 1986 г.;
на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы со-здшшя и внедрения гибких производственных и робототехническгх комплексов на прс приятиях машиностроения", г.Одесса, I9q9 г..;
на семинаре "Адаптизные системы управления технолог'ически-ми процессами к оборудованием", г..іенкнград, 1990 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 7 авторских свидетельств на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов с выводами, заключения, списка литературы из 93 наименований и 6 приложений. Работа общим объемом ^48 стр. содержит 147 стр. основного машинописного текста, 15 таблиц, 72 рисунка.
